Способ микрокапсулирования экстракта шиповника Российский патент 2025 года по МПК A61K36/73 A61K47/36 A61K9/50 B01J13/02 

Изобретение относится к области биотехнологии и может использоваться для получения микрокапсул экстракта шиповника.

Плоды шиповника содержат комплекс биологически активных веществ: витамины А, С, Р, группы В, флавоноиды, органические кислоты, пектиновые вещества. В этой связи их широко используют в медицинской практике как поливитаминное средство растительного происхождения в виде отвара, настоев, экстрактов. Для повышения биодоступности экстракты шиповника подвергают нано- и микрокапсулированию с использованием различных способов.

В частности известен способ инкапсуляции сухого экстракта шиповника, который заключается в том, что в качестве оболочки микрокапсул используется альгинат натрия. При этом сухой экстракт шиповника диспергируют в суспензию альгината натрия в бензоле в присутствии поверхностно-активного препарата Е 472с при перемешивании. Затем приливают четыреххлористый углерод, выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом соотношение сухого экстракта шиповника к альгинату натрия составляет 1:1, 1:3 или 5:1 (Патент РФ № 2561680. – 2015 г., авторы Кролевец А.А. и др.).

Существует способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника. Способ характеризуется тем, что сухой экстракт шиповника диспергируют в суспензию натрий карбоксиметиллюлозы в бензоле в присутствии 0,01 г препарата Е 472 с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1000 об/мин. Затем приливают ацетон, выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом массовое соотношение ядро : оболочка в нанокапсулах составляет 1:1, или 1:3, или 1:5 (Патент РФ №2633746С1. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Известен способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника в агар-агаре, характеризующийся тем, что в качестве оболочки нанокапсул используется агар-агар. При этом сухой экстракт шиповника медленно добавляют в суспензию агар-агара в бутаноле в присутствии Е 472с в качестве поверхностно-активного вещества и перемешивают при 1000 об/мин. Затем приливают гексан, после чего выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом соотношение сухого экстракта шиповника к агар-агару составляет 1:1, 1:3 или 5:1 (Патент РФ №2627585. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Существует способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника, в котором в качестве оболочки нанокапсул используется конжаковая камедь. Сухой экстракт шиповника диспергируют в суспензию конжаковой камеди в бутаноле в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1300 об/мин. Затем приливают 5 мл хлороформа, после чего выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом соотношение сухого экстракта шиповника к конжаковой камеди составляет 1:1, 1:3, 5:1 (Патент РФ №2613881С1. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Существует способ получения нанокапсул жирорастворимых витаминов А или Е в оболочке из желатина. Способ характеризуется тем, что 100 мг витамина А или Е добавляют в суспензию желатина в петролейном эфире, содержащую 300 мг желатина, в присутствии 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества. Затем перемешивают при 1300 об/мин и приливают 5 мл бензола. После этого полученную суспензию отфильтровывают и сушат при комнатной температуре (Патент РФ №2634257. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Известен способ получения нанокапсул витаминов в пектине. В способе предусматривается нанокапсулирование витаминов А, С, Е, Д или Q в оболочку из низкоэтерифицированного или высокоэтерифицированного яблочного или цитрусового пектина. Для получения нанокапсул согласно способу по изобретению к суспензии указанного пектина в гексане с 0,01 г Е472с в качестве поверхностно-активного вещества медленно прибавляют 1 г витамина при перемешивании 1000 об/мин. Затем добавляют хлороформ. Полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом массовое соотношение в нанокапсулах ядро : оболочка составляет 1:3. Процесс получения нанокапсул осуществляется при 25°С в течение 15 минут (Патент РФ 2654229. – 2018 г., автор Кролевец А.А.).

Существует способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника в пектине, который предусматривает использование в качестве ядра сухой экстракт шиповника, а в качестве оболочки – высоко- или низкоэтерифицированного яблочного или цитрусового пектина. При этом сухой экстракт шиповника диспергируют в суспензию пектина в бензоле в присутствии препарата Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1300 об/мин. Затем добавляют 1,2-дихлорэтан, после чего выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. При этом соотношение сухого экстракта шиповника к пектину составляет 1:1 или 1:3 (Патент РФ №2636321С1. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Известен способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника. Способ характеризуется тем, что сухой экстракт шиповника диспергируют в суспензию геллановой камеди в изопропаноле в присутствии Е472с в качестве поверхностно-активного вещества при перемешивании 1300 об/мин. Затем приливают этилацетат, после чего выпавший осадок отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Соотношение сухого экстракта шиповника к геллановой камеди составляет 1:1, 1:3 или 5:1 (Патент РФ №2639092С2. – 2017 г., автор Кролевец А.А.).

Недостатком всех указанных выше способов является то, что при капсулировании экстракта шиповника используются высокотоксичные и огнеопасные вещества (бензол, четыреххлористый углерод, ацетон, бутанол, хлороформ, ацетонитрил, гексан, 1,2-дихлорэтан, этилацетат, изопропанол), работа с которыми требует соблюдения техники безопасности.

В качестве прототипа выбран способ получения нанокапсул сухого экстракта шиповника (Патент РФ № 2625501 г., автор Кролевец А.А.), который характеризуется тем, что 1 г сухого экстракта шиповника диспергируют в суспензии альгината натрия в бензоле, содержащую 1 г или 3 г указанного полимера, в присутствии в качестве поверхностно-активного вещества препарата Е472с при перемешивании 1300 об/мин. Затем приливают 5 мл ацетонитрила, выпавший осадок в виде нанокапсул отфильтровывают и сушат при комнатной температуре. Выход готовых нанокапсул составляет 100%.

Недостатком способа взятого за прототип является следующее:

- размеры полученных нанокапсул варьируют в широких границах (80-300 нм), что оказывает отрицательное влияние на биологические свойства конечного продукта;

- использование в технологическом процессе бензола и ацетонитрила, являющихся токсичными и огнеопасными веществами, требует соблюдения техники безопасности.

Технической задачей изобретения является получение микрокапсул экстракта шиповника с высокими показателями ценных биологических свойств (относительно высокое содержание витаминов А, С, Е), повышение безопасности процесса микрокапсулирования путем исключения из него токсичных и огнеопасных веществ.

Решение технической задачи достигается тем, что 10 г сухого растворимого экстракта шиповника растворяют в 10 мл дистилированной воды. Полученный раствор смешивают с равным количеством 4%-ного раствора альгината натрия и медленно через капельницы устройства авторской конструкции (Патент РФ №211590. – 2022 г., авт. Сеин О.Б. и др.) с высоты 10-15 см вносят в 200-300 мл 0,2 М раствора кальция хлорида при одновременном перемешивании со скоростью 30-40 об/мин до образования постоянных взвесей в виде микрокапсул. Сформировавшиеся микрокапсулы отделяют с использованием фильтра Шотта под вакуумом. Затем помещают их в 0,4-0,5%-ный раствор хитозана на 40-60 мин, извлекают и высушивают при 30-35°С. Полученные микрокапсулы представляют собой сферические и овальные частицы светло-коричневого цвета с гладкой поверхностью, механически прочные, размером 1,8-2,4 мм.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является применение в технологическом процессе специального устройства авторской конструкции (Устройство для микрокапсулирования веществ в жидком состоянии. Патент РФ №211590. – 2022 г., авт. Сеин О.Б. и др.), включающего шприц-дозатор, капельницедержатель с капельницами и баллон, в котором осуществляется процесс микрокапсулирования. При этом капельницедержатель имеет отдельные капельницы, обеспечивающие одновременное образование 48 капель. В крышке баллона выполнено отверстие со втулкообразной шайбой для фиксации капельницедержателя и шприца-дозатора. В баллоне находится магнитный якорь для перемешивания жидкого содержимого в процессе микрокапсулирования. Для этого баллон устанавливают на магнитную мешалку и выбирают скорость перемешивания содержимого.

Используемый в качестве ядра экстракт шиповника является поливитаминным средством растительного происхождения в его состав входят витамины С, Е, Р, К, группы В. Помимо витаминов в плодах шиповника содержатся флавоноиды, каротиноиды, дубильные вещества, пектины, которые оказывают общеукрепляющее действие, стимулируют неспецифическую резистентность, ускоряют регенерацию тканей, уменьшают проницаемость сосудов, положительно влияют на углеводный и минеральный обмены. Плоды шиповника широко применяют в медицинской практике в виде отваров, жидких и сухих экстрактов, сиропов. В пищевой промышленности концентрированные препараты шиповника используют для витаминизации джемов, варенья, повидла, конфет, шоколада, чая, продуктов хлебопечения.

Альгинат натрия, используемый для формирования оболочки микрокапсул, обладает высокими пленкообразующими способностями в связи с его выраженными коллоидными свойствами. Оболочки из альгината натрия способствуют удержанию влаги и запаха в микрокапсулируемых препаратах.

Помещение сформировавшихся микрокапсул в 0,4%-ный хитозан позволяет значительно укрепить и сохранить их структуру, это связано со свойствами хитозана. Являясь линейным полисахаридом, хитозан способен образовывать большое количество водородных связей, поэтому он обладает выраженным сорбирующим и радиопротекторным действием, способствует выведению из организма тяжелых металлов, уменьшает содержание холестерина и отложение липидов. Хитозан способен создавать эластичные полимерные пленки без трещин. Учитывая свойства хитозана, его использовали для сохранения структуры микрокапсул и повышения эластичности их оболочки.

Результатом предлагаемого способа является получение микрокапсул экстракта шиповника в альгинате натрия, имеющих стабильные размеры и высокие показатели ценных биологических свойств.

Пример получения микрокапсул экстракта шиповника с использованием предлагаемого способа

Для получения микрокапсулированного препарата 10 г сухого растворимого экстракта шиповника (ООО «Барановичский комбинат пищевых продуктов и концентратов», Республика Беларусь) растворяли в 10 мл дистилированной воды. Полученный раствор смешивали с равным количеством 4%-ного раствора альгината натрия и медленно через капельницы устройства авторской конструкции с высоты 15 см вносили в 300 мл 0,2 М раствора кальция хлорида при одновременном перемешивании со скоростью 30 об/мин. Сформировавшиеся микрокапсулы отделяли с использованием фильтра Шотта под вакуумом. Затем помещали микрокапсулы в 0,5%-ный раствор хитозана на 60 мин, извлекали и высушивали при 30-35°С. Полученные микрокапсулы представляли собой сферические и овальные частицы светло-коричневого цвета с гладкой поверхностью, механически прочные, размером 1,8-2,4 мм. Выход готовых микрокапсул составлял 88,7%.

Пример апробации полученного микрокапсулированного экстракта шиповника

Микрокапсулированный экстракт шиповника апробировали в условиях ветеринарной клиники Курского аграрного университета имени И.И. Иванова. Было сформировано с соблюдением принципа аналогов 3 группы кроликов породы советская шиншилла 4-месячного возраста по 7 голов в каждой.

Кролики 1-й контрольной группы получали только основной рацион. Кроликам 2-й опытной группы скармливали дополнительно с основным рационом микрокапсулированный экстракт шиповника, полученный с использованием препарата-прототипа. Кролики 3-й опытной группы получали микрокапсулированный экстракт шиповника, полученный с применением разработанного способа.

Используемые в эксперименте препараты скармливали кроликам индивидуально с болюсами из хлебных мякишей. Дачу препаратов проводили один раз в день в течение 10 дней подряд. Условия содержания и кормления кроликов контрольной и опытных групп были одинаковыми. Рацион включал сено и зерновую смесь.

У всех животных брали кровь с использованием вакуумных пробирок (Weihai, Китай) до начала и на 10-й день эксперимента. В крови определяли общие гематологические показатели (СОЭ, гематокрит, эритроциты, лейкоциты, гемоглобин) с использованием общепринятых методик и автоматического анализатора AbacusVet.

Ферментативную активность аминотрансфераз (АСТ, АЛТ, ЛДГ) исследовали с применением наборов биохимических реактивов (фирма Био-Ла-Тест, Чехия).

Содержание витаминов А и Е в крови кроликов исследовали с использованием высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЖХ). Витамин С исследовали колориметрическим методом с применением реакции с α,α – дипиридилом и спектрофотометра СФ-200.

В ходе проведенных исследований было установлено, что изготовленные препараты не оказывали отрицательного влияния на организм подопытных животных. Общие гематологические параметры у кроликов всех групп соответствовали физиологическим нормам (таблица 1). При этом у кроликов, получавших микрокапсулированный препарат шиповника, в крови содержалось больше эритроцитов (р<0,5) и гемоглобина по сравнению с контрольными животными.

Изготовленный микрокапсулированный препарат не обладал токсичностью. Ферментативная активность аминотрансфераз и лактатдегидрогеназы в крови находилась в пределах физиологических границ, что указывает на отсутствие функциональной нагрузки на печень подопытных животных (таблица 2).

Результаты определения витаминов в крови кроликов контрольной и опытных групп (таблица 3) свидетельствует, что наиболее высокое их содержание отмечалось у животных, получавших разработанный препарат. При этом увеличение витаминов А, Е и С на 10 день эксперимента имело достоверный характер (р<0,05-0,01). У кроликов, получавших препарат-прототип, достоверное увеличение отмечалось только со стороны витамина С, которое значительно уступало показателям, полученным после скармливания разработанного препарата.

Можно предположить, что относительно низкое содержание исследуемых витаминов в крови кроликов после скармливания препарата-прототипа связано с их «потерей» в процессе технологического осуществления нанокапсулирования.

Таким образом, предлагаемый способ микрокапсулирования экстракта шиповника технологически несложный, не требует больших экономических затрат, и его можно использовать в пищевой и фармацевтической промышленности.

Таблица 1 – Общие гематологические показатели у кроликов после скармливания препарата-прототипа и разработанного препарата

Показатели До начала эксперимента На 10 день эксперимента 1 контрольная группа СОЭ, мм/час 1,6±0,03 1,7±0,05 Гематокрит, % 36,9±1,05 36,0±1,34 Эритроциты, ⋅10¹²/л 7,14±0,37 7,12±0,15 Лейкоциты, ⋅10⁹/л 8,04±0,44 8,16±0,57 Гемоглобин, г/л 111,0±4,03 110,0±4,16 2 опытная группа (препарат-прототип) СОЭ, мм/час 1,7±0,03 1,6±0,05 Гематокрит, % 37,5±1,63 38,4±2,03 Эритроциты, ⋅10¹²/л 7,18±0,25 7,31±0,20 Лейкоциты, ⋅10⁹/л 8,19±0,47 8,15±0,61 Гемоглобин, г/л 110,8±4,16 112,9±4,00 3 опытная группа (разработанный препарат) СОЭ, мм/час 1,7±0,04 1,6±0,03 Гематокрит, % 37,0±1,27 38,5±1,88 Эритроциты, ⋅10¹²/л 7,11±0,11 7,59±0,15* Лейкоциты, ⋅10⁹/л 8,14±0,39 8,09±0,46 Гемоглобин, г/л 108,9±3,90 115,2±4,03

Примечание: * – при р<0,05 по сравнению с показателями, полученными до начала эксперимента.

Таблица 2 – Ферментативная активность аминотрансфераз и лактатдегидрогеназы крови у кроликов после скармливания препарата-прототипа и разработанного препарата

Показатели До начала эксперимента На 10 день эксперимента 1 контрольная группа АСТ, МЕ/л 64,3±7,11 61,7±8,40 АЛТ, МЕ/л 37,4±5,15 38,8±6,06 ЛДГ, МЕ/л 49,3±5,03 44,0±6,00 2 опытная группа (препарат-прототип) АСТ, МЕ/л 61,7±6,12 68,3±5,17 АЛТ, МЕ/л 33,8±4,04 45,0±4,63 ЛДГ, МЕ/л 46,5±5,12 47,0±6,10 3 опытная группа (разработанный препарат) АСТ, МЕ/л 63,3±5,19 65,8±4,89 АЛТ, МЕ/л 38,9±4,45 41,7±5,16 ЛДГ, МЕ/л 47,0±4,90 50,5±5,47

Таблица 3 – Содержание витаминов в крови у кроликов после скармливания препарата-прототипа и разработанного препарата

Показатели До начала эксперимента На 10 день эксперимента 1 контрольная группа А, мкг/мл 0,28±0,02 0,27±0,03 Е, мкг/мл 1,77±0,05 1,74±0,07 С, мкмоль/л 1,12±0,07 1,05±0,09 2 опытная группа (препарат-прототип) А, мкг/мл 0,25±0,03 0,30±0,04 Е, мкг/мл 1,65±0,07 1,79±0,09 С, мкмоль/л 1,07±0,05 4,11±0,14*• 3 опытная группа (разработанный препарат) А, мкг/мл 0,26±0,03 0,41±0,02*• Е, мкг/мл 1,78±0,05 1,95±0,04*• С, мкмоль/л 1,15±0,06 9,14±0,45*•

Примечание: * – при р<0,05 по сравнению с контрольной группой; • – при р<0,05 по сравнению с показателями, полученными до начала эксперимента.

Изобретение относится к области биотехнологии и фармацевтической промышленности и может использоваться для получения микрокапсул экстракта шиповника. Способ микрокапсулирования экстракта шиповника, в котором в качестве ядра микрокапсул используется экстракт шиповника, а для формирования оболочки используется альгинат натрия, где 10 г сухого растворимого экстракта шиповника растворяют в 10 мл дистиллированной воды, после чего полученный раствор смешивают с равным количеством 4%-ного раствора альгината натрия, затем медленно через капельницы устройства для микрокапсулирования веществ в жидком состоянии с высоты 10-15 см вносят в 200-300 мл 0,2 М раствора кальция хлорида при одновременном перемешивании со скоростью 30-40 об/мин до образования взвесей, сформировавшиеся микрокапсулы отделяют с использованием фильтра Шотта под вакуумом, помещают их в 0,4-0,5%-ный раствор хитозана на 40-60 мин, извлекают и высушивают при 30-35°С, выход готовых микрокапсул 88,7%, размеры 1,8-2,4 мм. Заявленное изобретение обеспечивает получение микрокапсул экстракта шиповника с высокими показателями ценных биологических свойств и повышение безопасности процесса микрокапсулирования путем исключения из него токсичных и огнеопасных веществ. 3 табл., 2 пр.

Способ микрокапсулирования экстракта шиповника, в котором в качестве ядра микрокапсул используется экстракт шиповника, а для формирования оболочки используется альгинат натрия, отличающийся тем, что 10 г сухого растворимого экстракта шиповника растворяют в 10 мл дистиллированной воды, после чего полученный раствор смешивают с равным количеством 4%-ного раствора альгината натрия, затем медленно через капельницы устройства для микрокапсулирования веществ в жидком состоянии с высоты 10-15 см вносят в 200-300 мл 0,2 М раствора кальция хлорида при одновременном перемешивании со скоростью 30-40 об/мин до образования взвесей, сформировавшиеся микрокапсулы отделяют с использованием фильтра Шотта под вакуумом, помещают их в 0,4-0,5%-ный раствор хитозана на 40-60 мин, извлекают и высушивают при 30-35°С, выход готовых микрокапсул 88,7%, размеры 1,8-2,4 мм.